《Communications Biology》：Entrained cortical delta–spindle activity, not periodic synchrony, prevents arousal by NREM thalamic bursts
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为破解“为何NREM期丘脑爆发放电（burst）不唤醒皮层”这一睡眠谜题，研究团队在非人灵长类VA与CM核记录1161个神经元、125万次爆发，发现爆发既无周期亦无强同步，其抑制觉醒的关键在于状态依赖的丘脑-皮层网络动力学。成果重塑了基底节-丘脑-皮层环路模型，为理解睡眠稳定性及帕金森失眠机制提供新靶点。
论文解读
睡眠为何“雷打不动”？当夜间窗外突然响起喇叭，大脑仍可将外界喧嚣屏蔽，维持深度睡眠。传统观点认为，非快速眼动睡眠（NREM）期丘脑神经元呈节律性、同步化爆发放电，向皮层传递“空信号”，从而避免觉醒；然而，这一假说从未在自由睡眠的灵长类大脑中获得直接证据。若爆发真的规律且同步，它们为何不会成为“叫醒电话”？相反，若爆发并无周期，又是什么机制确保睡眠稳定？为回答这些矛盾，Xiaowei Liu、Jing Guang等人利用非人灵长类在体记录技术，系统刻画了丘脑腹前核（VA）与中央中核（CM）在天然睡眠-觉醒周期中的放电模式，提出“状态依赖的丘脑-皮层动力学”才是抑制觉醒的核心，而非传统设想的“节律空信号”。该研究2026年1月发表于《Communications Biology》。
主要技术路线
研究团队对两只雌性非洲绿猴实施慢性多通道微电极植入，同步记录双侧VA/CM单单位放电、局部场电位（FP）、前额EEG、眼动与肌电（EMG），连续37夜获得1161个神经元共125万次爆发。采用最大间隔法（MI）与Poisson Surprise法检测爆发，结合交叉相关、功率谱、爆发触发平均（BTA）及状态转移概率模型，量化爆发的周期性、同步性及其对皮层兴奋性与行为微觉醒的影响。
研究结果
睡眠结构保持稳定
多导睡眠图显示，两猴夜间NREM、REM、觉醒占比分别约70–80%、5–20%、10–20%，与人类高度相似，且连续记录期间睡眠结构无漂移，为后续比较提供可靠基线。
丘脑神经元呈状态依赖的 tonic-burst-tonic 模式
VA与CM单元在觉醒与REM期呈紧张性放电（tonic，≈15 spikes/s），进入NREM后放电率下降，但短间隔（ISI<12 ms）的爆发比例显著升高；CV-ISI与自相关均提示NREM以爆发为主，而功率谱未见明显周期峰，提示“高爆发”不等于“节律化”。
NREM爆发缺乏周期性与紧密同步
对爆发间隔（IBI）进行时间结构与频谱分析，CV-IBI≈1.0–1.2，更接近Poisson过程；自相关与功率谱均未出现显著峰值。进一步计算单元间爆发交叉相关，相关系数R≤0.001，关联指数AI<0.15，表明即便记录电极间距<0.2 mm，也未见毫秒级同步。
爆发不触发觉醒，反而增加NREM维持概率
将每10 s段按爆发占比分为burst（>30%）、mixed（3–30%）、tonic（<3%）三类，发现burst段使NREM持续概率提高约20%，而向觉醒的转移概率降低；单爆发锁时分析显示，爆发后2 s内闭眼比例升高，快速及慢速眼动、EMG功率均无显著增加，提示爆发不仅不唤醒，反而促进睡眠深度。
爆发锁时EEG/FP揭示状态依赖的丘脑-皮层动力学
NREM期爆发前1 s皮层EEG出现负向偏转（细胞去极化），爆发瞬间反转为止相正波（超极化），随后诱发高δ波及睡眠纺锤（spindle，12–16 Hz）；VA爆发对同侧皮层纺锤的诱发效应强于CM。时频谱显示，NREM爆发与皮层高δ、α及低β振荡耦合，而觉醒与REM期爆发仅引起微弱慢正电位，无后续纺锤。表明同一丘脑输入在不同觉醒状态下对皮层兴奋性具有截然相反的影响。
讨论与意义
研究首次在自由睡眠的非人灵长类中证实，NREM期VA与CM核的爆发放电既非周期性，也非紧密同步，因而无法构成“空信号”模板；其抑制觉醒的真正机制是状态依赖的丘脑-皮层网络动力学：NREM期胆碱能调制降低、皮层处于下行状态（down state），使爆发输入倾向于触发局部超极化并嵌入δ-纺锤环路，从而巩固睡眠。该发现更新了基底节-丘脑-皮层环路模型：夜间基底节输出并非“驱动”而是“调制”丘脑活动，为解释帕金森病（PD）患者睡眠碎片化及深部脑刺激（DBS）调控失眠提供了新思路。此外，文章指出，物种间睡眠结构差异（猴类NREM-REM周期约60 min，人类约90 min）及丘脑核团异质性仍需未来在更多核团与跨物种实验中验证。总之，这项工作不仅破解了睡眠稳定的“防火墙”机制，也为靶向丘脑-皮层环路治疗睡眠障碍奠定了理论与技术基础。
